气候变化条件下小兴安岭林区森林采伐面积模拟

运用空间直观景观模型LANDIS6.0PRO,以采伐面积代替蓄积量作为采伐量,模拟了气候变化条件下,不同采伐强度交替采伐(交替时间分别为10、20、30年)情况下小兴安岭地区2000—2400年间当前采伐方案和11组模拟采伐预案下的森林采伐面积比.结果表明:不同采伐强度的交替进行,一定程度上可以增加研究区采伐面积;与当前采伐方案相比,短期内(10～30年),研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加3%～5%,中期(40～60年)内,研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加2.5%～7%,长期(70～100年)内,研究区模拟预案下每10年的采伐面积将增加3.5%～8%.总体上,研究区当前总采伐面积仍然过高,改变采伐模式虽然可以在一段时间内增加采伐面积,但不具有可持续性.若使研究区森林可持续发展,还需降低采伐强度、转变森林经营管理理念,变可持续林业产出为森林生态系统可持续管理.     

呼中林业局森林采伐方式对森林景观格局的长期影响

采用空间直观景观模型(LANDIS)模拟了大兴安岭地区呼中林业局在无采伐和同一采伐量下皆伐、二次渐伐和择伐共4种方案下森林景观300年的长期动态变化。结果表明,与无采伐方案相比较,采伐使落叶松和云杉的分布面积减小,樟子松、白桦的分布面积增大;择伐对本区分布面积最大的2个树种———落叶松和白桦的影响最小。采伐改变了树种年龄结构,降低了过熟林的相对面积;相对于皆伐而言,渐伐和择伐时降低的程度较大。各种采伐方式间落叶松和云杉的聚集度差异较小,白桦和樟子松的聚集度则存在显著差异。     

森林采伐方式对森林景观的影响模拟——以大兴安岭呼中林区为例

干扰对森林景观变化的影响是一个长期的过程,传统的定位观测很难探究大空间尺度上干扰对森林景观的长期影响,模型模拟是目前常用的研究方法.本研究采用空间直观景观模型(LANDIS),模拟大兴安岭呼中林区在无采伐、皆伐、渐伐和择伐共4种预案下300年内森林景观的长期动态变化.选取落叶松和白桦为典型代表,以平均斑块面积、物种面积比例、聚集度以及年龄结构为指标,探讨不同采伐方式对森林景观的长期影响.结果表明:采伐降低了落叶松的面积比例,提高了白桦的面积比例,不同采伐方式之间差异不明显;采伐降低了落叶松的聚集度,提高了白桦的聚集度,皆伐预案高于其他预案;采伐在模拟前期降低了落叶松的平均斑块面积,提高了白桦的平均斑块面积;采伐提高了落叶松和白桦的中幼龄林比例,皆伐预案下白桦中幼龄林面积增加最明显.采伐使森林生态景观破碎化,皆伐预案下森林景观破碎化最为严重.建议,在采伐强度相同的条件下,尽量采用择伐方式,降低森林采伐对森林生态系统的影响,进而促进森林生态系统健康稳定的发展.     

城市景观三维扩展及其大气环境效应综述

当前,中国正处于快速城镇化阶段,在城市边界迅速扩展同时,城市内部改造使建筑高度也不断增加,从而使得城市与周边生态环境的相互作用影响变得更为复杂。在三维空间上研究格局变化与过程关系对于城市生态安全持续和健康发展具有重要意义。本文综述了景观生态格局研究在三维空间上的进展和城市大气环境效应;总结了不同尺度上大气数值模式在城市下垫面大气模拟中的应用,以及城市景观组分和三维格局演变对局地气候和大气污染的影响;分析了当前城市景观三维格局研究和城市大气数值模式应用中存在的不足。三维格局定量分析及其环境效应是未来城市景观生态学研究新的方向,包括构建综合反映景观格局与大气环境关系的格局指数,建立融合城市景观格局演变动力机制和大气环境因子于一体的多尺度模型,以及加强城市三维景观格局优化研究。     

森林景观的历史变域研究进展

历史变域概念产生于20世纪90年代,是森林生态系统管理的重要概念之一,可以为生态系统管理提供参考和目标。总结了历史变域领域近期的研究热点:火烧的历史变域研究从定量化火烧特征开始,进而探讨火烧特征的影响因素,并且从火烧特征的单一影响因素向多影响因素、从单一尺度向多时空尺度研究发展;森林景观历史变域研究由描述景观的单一结构特征深入到揭示综合结构特征及功能特征。方法的新进展包括:评估历史数据的误差、探索采样和数据分析方法、重视火疤木数据的多时空特征、以及发掘整合多种来源的历史数据。模拟自然干扰的森林管理是历史变域概念的重要应用之一,最近的研究集中在为森林管理提供更加全面的模拟自然干扰的干扰参数,并且强调这些参数的空间异质性;同时,该管理模式也面临挑战和质疑:气候变化条件下历史变域的概念是否仍旧适用?森林管理是否能够真正达到自然干扰的效果?分析了我国的研究现状,提出发展建议。     

岷江上游地区近30年森林生态系统水源涵养量与价值变化

根据岷江上游地区自然地理环境条件的差别,将该区森林植被划分为暗针叶林、其它针叶林、阔叶林和灌木林等4个类型,利用年降雨量、林冠截流量数据、径流系数以及"影子价格"等方法,计算和评述了该区森林生态系统水源涵养效益;并利用遥感4期影像分析了岷江上游地区森林生态系统水源涵养量的变化原因.结果表明:2000年岷江上游森林生态系统年水源涵养量最高,为1.3892×1010 m3,经济价值为93.07亿元.去除降雨量的影响后,在各时期年降雨量为705 mm的情况下,岷江上游地区1986年的水源涵养量最高,为1.3348×1010 m3,经济价值为89.43亿元;1995年水源涵养量下降,为1.2320×1010 m3,经济价值为82.54亿元;2000年水源涵养量及经济价值与1995年基本持平.造成这一现象的主要原因是20世纪90年代岷江上游森林景观受到人为的严重破坏,而随后实施的"天然林保护工程"与"退耕还林还草"政策,加强了人工植被恢复建设,改善了森林生态系统,使森林生态系统水源涵养量有所恢复.     

岷江上游干旱河谷耕地和居民用地的空间特征

以岷江上游干旱河谷耕地和居民用地为对象,用景观格局分析软件FRAGSTATS3.3计算了4个景观格局指数,利用ARCMAP9.0分析了耕地和居民用地与其它景观类型间的空间邻接特征,基于数字高成模型(DEM)研究了耕地和居民用地与海拔及坡度的关系。结果表明:灌木林地是干旱河谷的景观基质;耕地和居民用地斑块的平均面积和密度较小,形状简单;耕地大多在1700~3000m的区域,陡坡耕种比较严重,与灌木林地具有较高的邻接长度和数目;居民用地间隔较远,在低海拔地区分布相对较密,高海拔地区分布比较分散;对居民用地在空间结构影响最大的是耕地的分布。     

岷江上游干旱河谷区域空间变化的定量判定

采用遥感和地理信息系统技术,准确界定了岷江上游干旱河谷的范围,在此基础上分析了岷江上游干旱河谷的面积变化及其边界分布海拔的最高上限在垂直方向上的抬升距离。结果表明,干旱河谷面积在不断扩大,由1974年的93140hm2扩大到2000的123078hm2,其中1995～2000年间年变化率较1974～1995年有所降低;岷江上游干旱河谷的边界沿山体向上攀升非常迅速,1974岷江上游干旱河谷边界的最高上限海拔为3128m,1995年为3167m,较1974年抬升了39m;2000年为3181m,与1995年相比沿垂直方向向上抬升了14m。1974到2000年间岷江上游干旱河谷边界最高上限沿垂直方向抬升了53m,大约平均每年抬升2m。为了遏制干旱河谷进一步扩大的趋势,必须加大植被恢复和生态建设力度。     

大兴安岭呼中区紫貂生境格局变化及采伐的影响

本文根据紫貂（Martes zibellina）行为生态学特征,利用景观生态学的原理和技术,将大兴安岭呼中区紫貂生境划分成最适、一般适宜和非适宜三种类型。以其紧邻的呼中自然保护区核心区1989年的生境格局代表呼中区1970年开发前的原始生境,揭示原始生境、1989年、2000年3个时期紫貂生境格局及变化。结果表明,1970-2000年紫貂生境格局持续恶化,已极不利于紫貂的生存。适宜生境向非适宜生境呈单一方向转变,且适宜生境由沟谷两侧向远离河谷的森林腹地大幅度萎缩。生境格局变化与经营时问长短关系密切,原始状态是以适宜生境为基质的均质状态,开发至一定时期,生境格局的异质化程度增大,继续开发则异质化程度又减小,形成以非适宜生境为基质的相对均质状态。大于巢区最小面积f4km0）的生境斑块的面积百分比、斑块密度明显下降,斑块间距离显著增大。进而对导致生境格局变化的要素进行分析后发现,持续采伐是紫貂生境格局变化的主要驱动因子,采伐改变了植被条件,而植被条件的非适宜性造成了紫貂非适宜生境。1989-2000年的采伐格局也并不合理,各年伐区在研究区内均匀分布,采伐设计时没有考虑动物生境保护。但可以推断,1999年后开始逐步实施的“天然林保护工程”有利于紫貂生境的恢复,本研究强调森林采伐经营的空间格局与动物生境保护之间的关系,旨在促进决策部门将生物保护作为采伐经营政策制定的重要决策因子。     

生态模型的灵敏度分析

灵敏度分析用于定性或定量地评价模型参数误差对模型结果产生的影响,是模型参数化过程和模型校正过程中的有用工具,具有重要的生态学意义．灵敏度分析包括局部灵敏度分析和全局灵敏度分析．局部灵敏度分析只检验单个参数的变化对模型结果的影响程度;全局灵敏度分析则检验多个参数的变化对模型运行结果总的影响,并分析每一个参数及其参数之间相互作用对模型结果的影响．目前,在对生态模型的灵敏度分析中,越来越倾向于使用全局灵敏度分析的方法．但国内仍多采用局部灵敏度分析方法,很少采用全局灵敏度分析方法．文中详细论述了局部灵敏分析和全局灵敏度分析的主要方法(一次变换法、多元回归法、Morris法、Sobol’法、傅里叶幅度灵敏度检验法和傅里叶幅度灵敏度检验扩展法),希望能为国内生态模型的发展提供一个比较完善的灵敏度分析方法库．结合国内外的灵敏度分析发展现状,指出联合灵敏度研究、灵敏度共性研究及空间直观景观模型的灵敏度分析将为生态模型灵敏度分析研究中的热点和难点．